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Episode 5 - Schaftfräsen mit langen Auskrangungen
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Hallo und herzlich willkommen zu unserer fünften Folge des Coromel Blura Inside Broadcast zum Thema Schaftfräsen mit langen Auskragungen. In den ersten Folgen haben wir uns mit verschiedenen Fräsbearbeitungen von der Nut bis zum Gewindefräsen beschäftigt. Heute werden wir uns das Thema Schaftfräsen mit langen Auskragungen anschauen. Lange Auskragungen limitieren in vielen Fällen die Leistung der Fräsprozesse. Grund dafür sind die Schwingungen, die gerade dort auftreten. Hier ist es wichtig, das richtige Werkzeug und die richtige Strategie zu wählen. Die Hintergründe möchten wir Ihnen gerne in dieser Folge des Coromel Broadcasts erläutern. Ja, zunächst einmal wollen wir uns angucken, wie der Einfluss der Werkzeuglänge in der Theorie aussieht. Und dafür gibt es eine einfache Formel der Statik für die Durchbiegung eines Rundstabes. Und die Durchbiegung Delta, die wir hier in der Formel sehen, ist dabei proportional zur Kraft. Das heißt doppelte Kraft, doppelte Durchbiegung. Sie ist umgekehrt proportional zum E-Modul, also eine Materialkonstante. Und wir sehen zum Beispiel, dass wir mit Stahl die dreifache Durchbiegung bekommen, wie mit Hartmetall. Weiterhin ist das Flächenträgheitsmoment dadurch sehr entscheidend. Aber den größten Einfluss sehen wir im Nenner. Die Länge geht mit dem Exponenten 3 hier in die Formel ein. Und was das bedeutet, sehen wir in der nächsten Folie. Hier haben wir einmal dargestellt, wie sich eine Abdrängungskraft von 2000 Newton auf einen Rundstab aus Hartmetall mit 10 mm Durchmesser auswirkt. Und wir erkennen die Durchbiegung jeweils von 1 bis 5 mal D dort aufgezeigt. Und wir erkennen, dass wir bei 1 mal D nur eine Durchbiegung von 7 µm bekommen. Das wird dann aber schnell mehr. Bei 1,5 schon 23 µ. Bei 2 mal D sind das schon 5 Hundertstel. Und bei 5 mal D erkennen wir dann, dass wir schon fast bei einem Millimeter Durchbiegung liegen. Und somit die 125 fache Durchbiegung haben wie beim 1 mal D. Also ganz wichtig, die Länge ist ganz entscheidend bei der Abdrängung. Dieses wollen wir gerne mal Ihnen auf der Maschine in der Praxis vorführen. Dafür haben wir einen Vergleich vorbereitet, wo wir zwei Werkzeuge gleicher Geometrie, ein kurzes Werkzeug, der 1P222 und ein mittellanges Werkzeug, 1P240 mit Durchmesser 10, jeweils vergleichen. Wir stellen dabei konstante Schnittwerte für beide Werkzeuge ein. Und zwar gleiche Schnittgeschwindigkeit, gleiche Schnitttiefe von 14 mm, gleicher Zahnvorschub 0,06. Und wir möchten dann mal aufzeigen, wie sich das maximale Zeitsparenvolumen dann verhält, indem wir schauen, welche Eingriffsbreite wir im stabilen Fall erzielen können. Dieses möchten wir uns jetzt gerne mal auf der Maschine anschauen. Ja, das war ein beeindruckendes Beispiel zum Einfluss der Werkzeuglänge, das nur um 6 mm kürzere Werkzeug hat das doppelte Zeitsparenvolumen stabil realisiert. Und dieses Beispiel zeigt, wie wichtig die Auskraglänge ist. Das heißt, für Ihre Bearbeitung immer darauf achten, das kürzeste, möglichste Werkzeug einsetzen. Kommen wir zu einer anderen wichtigen Einflussgröße, die Auswahl der richtigen Bearbeitungsstrategie. Und dazu möchten wir Ihnen einmal vorführen, wie wir mit einem langen Werkzeug hier ein 6,5 mal D auskragender 3,16er Fräskopf sich verhält bei unterschiedlichen Strategien. Wir möchten hier einmal auch zeigen, wie wir im Vollschnitt, welche Zustellung wir dort im Vollschnitt erreichen. Auf der anderen Seite werden wir dann später die volle Schnitttiefe einstellen und schauen, wie weit wir dort mit der Eingriffsbreite kommen. Und dann die beiden Zeitsparenvolumen vergleichen und jetzt schauen wir uns das mal auf der Maschine an. Ja, ebenfalls fast noch beeindruckender als die Werkzeuglänge der Einfluss der Bearbeitungsstrategie. Während wir im Vollschnitt nur eine Zustellung von 0,15 mm erreichen können, bevor sich das Werkzeug aufschwingt, damit ein unglaubliches Zeitsparenvolumen von 3 cm³ pro Minute erreichen, können wir dann mit der viel besseren Bearbeitungsstrategie, mit der großen Eingriffslänge, kleiner Eingriffsbreite, das Zeitsparenvolumen um das 70-fache steigern. So landen wir dann trotz dieser großen Auskraglänge von 6,5 mal D bei einem Zeitsparenvolumen von 206 cm³ pro Minute. Das bedeutet, im Vergleich zum Vollschnitt können wir mit einem Zeitsparenvolumen von 200 cm³ fast das 70-fache Zeitsparenvolumen erzielen. Der Trick dabei ist die kleine Eingriffsbreite, bei der nur eine Schneide im Eingriff ist und die Eingriffsdauer reduziert wird. Für die effiziente Bearbeitung mit langen Auskragungen, also möglichst immer die maximale Schneidenlänge des Werkzeugs ausnutzen und kleine Eingriffsbreiten vorsehen. Dies hat auch noch den zusätzlichen Effekt, dass wir den Verschleiß über eine größere Länge verteilen. So können wir dann eine produktive und sichere Bearbeitung mit langen Werkzeugstandzeiten erreichen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Wir hoffen, Ihnen interessante Einblicke zum Schaftfräsen mit langen Auskragungen gegeben zu haben. Sollten Sie darüber hinaus an weiteren Informationen zu diesem Thema interessiert sein, besuchen Sie unsere Website oder kontaktieren Sie Ihren Sandvik Coromant Ansprechpartner. Weiterhin werden wir in der nächsten, sechsten Folge des Coromel Plura Insight Broadcast wichtige Informationen zum Thema Schwingungen behandeln. Hier geht es um die Auswahl der richtigen Spindeldrehzahl. Auf Wiedersehen und bis dahin.